夏季太湖草/藻型湖区N2O生成与迁移特征及其影响因素

多生态类型湖泊N_2O生成与排放的空间异质性给准确地估算湖泊N_2O通量及评估湖泊N_2O排放的重要性带来了很大的不确定性,有关多生态类型湖泊N_2O生成与排放特征及内在机制的研究相对较少.本研究对夏季太湖典型草/藻型湖区水-气界面N_2O通量、水体溶存浓度以及水-土界面N_2O通量进行了原位观测及室内分析,并针对影响N_2O生成与排放的主要环境因子进行了室内微环境实验.结果表明,夏季水-气界面N_2O通量、水体溶存N_2O浓度及水-土界面N_2O通量大致上呈现为挺水植物湖区藻型湖区沉水植物湖区,水-气界面通量分别为(115.807±7.583)、(79.768±1.842)和(3.685±0.295)μmol·(m2·h)-1;水体溶存N_2O浓度分别为:(0.051±0)、(0.029±0.001)和(0.018±0)μmol·L~(-1),水-土界面通量分别为:(178.275±3.666)、(160.685±0.642)和(75.665±1.016)μmol·(m2·h)-1;空间差异原因可归结为生长的植物以及水体中无机氮浓度的差异.水-土界面微环境实验结果表明,外加硝酸盐及有机碳源可以显著增加沉积物N_2O生成潜力,而上覆水中高浓度NH+4-N会抑制沉积物N_2O生成,随温度升高,沉积物N_2O生成速率显著增加,这表明夏季水-土界面N_2O的生成与排放主要受硝酸盐及有机碳的限制,同时也受温度的影响.     

长期不同施肥量对全程氨氧化细菌丰度的影响

全程氨氧化细菌(Comammox Nitrospira)的发现彻底改变了对传统硝化作用的认知,其在生物地球化学氮循环中可能具有很重要的作用,并为硝化作用研究提供了新的思路,故需要有更多的工作去评估Comammox Nitrospira在不同生态系统中的分布,本试验选取西南大学长期定位试验田的3种不同施肥量的水稻土,分别为对照组(blank control)、常规施肥量(NPK)、高量施肥(1.5NPKS)处理土壤,进行硝化势及硝化微生物尤其是全程氨氧化细菌的测定.结果表明:(1)3种施肥量处理土壤中均检测出较高数量级的Comammox,分支A(Clade A)丰度(以干土计,下同)分别为9.0×107、1.7×108、7.2×108copies·g~(-1),而分支B(Clade B)丰度分别为1.5×107、1.2×107、1.7×107copies·g~(-1).(2)3种施肥土壤中AOA丰度为1.5×107~1.2×108copies·g~(-1),AOB丰度分别为2.0×105~9.3×107copies·g~(-1),均低于Comammox丰度,而不施肥条件下Comammox丰度与AOA、AOB的比值最大,分别为7.2、524.4.(3)Comammox Clade A丰度与Comammox Clade B的比值随施肥量增加而增加,且比值依次为6.1、14.4、43.1.(4)NPK、1.5NPKS两种N肥施用量下全程氨氧化细菌分支A丰度分别为对照组的1.9、8.0倍,氨氧化古菌(AOA)分别是对照组的3.2、7.2倍,氨氧化细菌(AOB)均比对照组显著增加2个数量级;硝化势也随施肥量增加而增大;但不同施肥量对分支B丰度却无显著影响.本试验结果表明Comammox广泛分布于中性紫色水稻土中,在水稻土中丰度均比AOA、AOB高,因此Comammox很有可能在中性紫色水稻土的硝化作用中有一定贡献;水稻土中Comammox以Comammox Clade A为主.     

组合填料对氮磷的吸附性能研究

以凹凸棒土、稻壳炭为主要研究对象,通过凹凸棒土与凹凸棒土、稻壳炭与稻壳炭、凹凸棒土与稻壳炭3种不同的填料组合进行对氮磷的吸附试验,对比不同组合对氮磷的吸附效率,研究其各自的吸附特性。结果表明,凹凸棒土对磷的吸附效率比较高,且去除率随浓度的提高逐渐增加,稻壳炭对氮的吸附效果比较好,且去除率随浓度的提高逐渐减弱,凹凸棒土与稻壳炭的组合虽然与单一吸附剂相比,N、P去除率略有下降,但是氮磷同步去除率提高。在动态吸附实验中,稻壳碳凹凸棒土组合填料在低中高3种浓度下对氨氮的去除效果随着运行时间的增加稳步上升,对磷酸根的去除效果随着运行时间的增加逐渐下降,且在4 h后达到吸附平衡。     

酸雨对河道淤泥气泡混合土性质影响的考察

利用室内试验方法对河道淤泥气泡混合土在酸雨作用下的性质变化进行了考察。试验结果表明,河道淤泥气泡混合土的性质受酸雨影响,模拟酸雨酸性越强影响越明显。在较强酸性条件下经60 d浸泡后土体中性化速率明显提高;与气中养护条件相比较,经酸雨浸泡后河道淤泥气泡混合土强度降低,脆性化程度提高,且随着酸雨酸性程度的提高其强度下降及脆性化程度更加明显。     

小球藻对土壤-水稻系统砷化学形态转化的影响

为揭示绿藻对土壤-水稻系统砷形态转化的影响特征,系统分析了不同浓度小球藻共存条件下水稻土砷氧化还原与溶解释放行为的变化,并结合水稻培育试验,对小球藻影响水稻砷吸收与体内砷形态的发生机制进行探讨.试验设置对照组及小球藻浓度（以体积分数计）分别为1%、5%、10%的处理,研究了小球藻对溶液体系、淹水土壤体系和淹水土壤-水稻体系中砷的化学形态转化的作用.结果表明:加藻组使As（Ⅲ）溶液和淹水土壤E_h（氧化还原电位）与pH均普遍高于对照组.在As（Ⅲ）溶液体系中,加藻组As（Ⅲ）氧化转化率较对照组升高2.38%~4.95%,该作用在淹水土壤中得到印证,小球藻的共存使土壤孔隙水ρ[As（Ⅴ）]较对照组升高129.22%~221.41%,而ρ（甲基砷）出现显著下降（5.25%~53.31%）.水稻栽培试验进一步发现,小球藻明显促进土壤中晶体态铁铝氧化物向弱结晶与无定形铁铝氧化物结合态砷等的转化,导致水稻幼苗对砷的吸收积累量增加-3.4%~23.11%,推测这与小球藻作用下土壤孔隙水ρ（DOC）的增加密切相关.研究显示,尽管小球藻有利于提高淹水土壤体系E_h并加速As（Ⅲ）的氧化转化,但小球藻可能通过有机酸等分泌物的竞争吸附作用促进铁铝氧化物结合态砷的溶解释放,从而增加水稻砷吸收;淡水藻类对土壤-水稻体系砷吸收积累的风险值得引起高度关注,并需要在大田试验中进一步加以验证.      

河道淤泥气泡混合土动力特性试验研究

利用室内动三轴试验研究了河道淤泥气泡混合土(FMLSS)在动力荷载作用下的动力特性,探讨了围压、水泥掺入量、气泡含量和含水率对FMLSS的动剪切模量与阻尼比的影响。结果表明:FMLSS的动剪切模量随动剪应变的增大而减小,阻尼比随动剪应变的增大而增大。当动剪应变相同时,动剪切模量和阻尼比都随着围压的增大而增大;随着水泥掺入量增大,动剪切模量增大而阻尼比减小;动剪切模量随着气泡含量和含水率的增大而减小;阻尼比随着含水率的增加先减小后增大,受气泡含量的影响不显著。FMLSS的关系曲线呈平缓衰减型,阻尼比在0.01~0.03之间,体现出FMLSS是良好的弹性材料。     

淤泥EPS颗粒轻质土单向压缩下渐进性破坏研究

在疏浚淤泥中添加固化材料和轻质材料,将其转化为新型土工材料-轻质土,是疏浚淤泥资源化利用的有效方法之一。通过单轴压缩下宏观、细观力学试验,对疏浚淤泥EPS颗粒轻质土试样的变形特性及破坏机理进行了分析。试验结果表明,在荷载作用下,轻质土试样变形破坏具有明显的渐进性特征。渐进性破坏过程包括细观裂纹产生的线弹性变形阶段、细观裂纹稳定扩展的弹塑性变形阶段、细观裂纹整体贯通的破坏阶段。渐进性破坏产生的主要机理在于:一是在EPS颗粒与固化土结合面处局部存在的原生微裂纹;二是固化土胶结强度的逐渐丧失与固化土摩擦强度的逐渐发挥二者不同步。     

农用地土壤环境分类管理研究

通过分析国内外农用地土壤环境分类管理经验,结合我国土壤环境质量状况,以土壤环境风险管控为主线,将农用地土壤分为优先保护类、安全利用类和严格管控类3个类别,并提出相应的分类管理措施,保障农产品质量安全和人体健康。     

小降雨入渗的非饱和土边坡稳定性计算方法研究

降雨易导致非饱和土边坡稳定性降低甚至失稳破坏,研究降雨作用下非饱和土边坡稳定性具有一定意义。在考虑降雨强度较小且持续时间较长的情况下,将Richards非饱和土渗流方程应用到斜坡降雨入渗分析中,通过坐标变换、吸力水头分布假设,并结合土-水特征曲线,推导出降雨入渗条件下斜坡基质吸力分布解析解;在此基础上,将斜坡降雨解析函数引入到传统Sarma法中,进而对滑坡土条进行受力分析,得出当地下水位高于潜在滑面、地下水位与潜在滑面重合和地下水位在潜在滑面之下时,斜坡稳定性系数的求解公式;最后利用推导出的公式对实际问题进行求解与验证。结果表明:当降雨强度为0时,基质吸力最大,斜坡稳定性最大;随着降雨强度的增大,斜坡稳定性逐渐降低;当降雨强度等于饱和渗透系数时,斜坡稳定性最小,且稳定性比不考虑降雨时减小了12.8%;工程实例应用显示该方法对于计算持续小降雨状况下的斜坡稳定性是可行的。     

测土配方施肥对湖北省N2O减排的贡献

为弄清测土配方施肥项目实施后对氧化亚氮(N_2O)排放产生的影响及其带来的经济效益.本研究通过比较传统施肥和测土配方推荐施肥的农田氮(N)投入量,依据《2006年IPCC国家温室气体清单指南》方法,分别估算了农田N_2O的直接排放和间接排放.结果表明,测土配方施肥项目从2004年开始实施至2013年的10年时间里,共减少氮肥的施用量74.39×104t(折纯N),作物产量增加1898.05×104t;10年里共减少N_2O排放总量为2.24×104t,其中由氮肥施用量减少带来的N_2O减排量为1.57×104t,作物产量提高带来的N_2O减排量为0.67×104t;湖北省不同区域的N_2O减排量与该地区项目实施面积密切相关,项目实施10年来襄阳市N_2O减排总量最大,为0.31×104t,其次是荆州市,减排量为0.26×104t,神龙架林区N_2O减排总量最小,仅为0.0034×104t;不同作物对N_2O减排的贡献以玉米减排总量最大,为0.54×104t,占减排总量的24.17%,其次为水稻,减排量为0.49×104t,芝麻减排总量最小,仅0.018×104t.按照湖北省碳交易市场最新交易价格25元·t-1C来计算,湖北省实施测土配方施肥项目10年来仅N_2O减排所带来效益可达1.74亿元.测土配方施肥项目不仅在湖北省粮食增产上有重要贡献,对减少N_2O排放也有重要贡献,并带来一定的经济效益.